沙市水處理膜科學(xué)技能及其在食物工業(yè)中的使用
1 引言
眾所周知，組成天然界的各類(lèi)物質(zhì)，除了少量以純潔物質(zhì)方式存在外，絕大大都以?shī)A雜物方式存在。為了使各類(lèi)物質(zhì)合適人們的需求，常常要進(jìn)行物質(zhì)別離、凈化、提純或濃縮。跟著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)物質(zhì)高效別離與純化的要求, 膜科學(xué)技能應(yīng)運(yùn)而生，并構(gòu)成一項(xiàng)欣欣茂發(fā)的高科技財(cái)產(chǎn)。
膜別離法是以外界能量為推進(jìn)力，用高分子薄膜，憑仗各組分在膜中傳質(zhì)的選擇性差別，對(duì)多組分流體物質(zhì)進(jìn)行別離、分級(jí)、提純和富集的辦法。膜別離法是微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反浸透（RO）、氣體別離(GP)、浸透蒸發(fā)（PV）、滲析（DL）和電滲析（ED)等一系列膜別離技能的總稱(chēng)。
膜別離進(jìn)程普通不觸及相轉(zhuǎn)變，操作溫度在室溫左右，具有投資小、占地少、無(wú)污染、高效、節(jié)能等特點(diǎn)，可削減產(chǎn)物流掉，進(jìn)步產(chǎn)物得率并防止情況污染，契合潔凈出產(chǎn)工藝的要求與標(biāo)準(zhǔn)。在人類(lèi)面對(duì)情況污染、動(dòng)力與資本危機(jī)的今日，膜別離技能遭到世界列國(guó)環(huán)保政府的注重與推行。近二三十年來(lái)膜技能獲得了明顯發(fā)展。1990年全世界制膜工業(yè)發(fā)賣(mài)總額已到達(dá)40億美元，且以每年14～30%的速度增進(jìn)，當(dāng)前已普遍使用于化工、電子、輕工、醫(yī)藥、紡織、印染、造紙、發(fā)電冶金、國(guó)防、石油、污水處置、農(nóng)業(yè)、食物等各行業(yè)。膜別離技能是現(xiàn)代國(guó)際上公認(rèn)的最具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的高新技能之一。下面臨膜技能及其在食物工業(yè)中的使用做一扼要引見(jiàn)。
2 膜技能使用于食物工業(yè)的特點(diǎn)
膜別離技能作為新興的化工別離單位，在食物/飲料工業(yè)中遭到高度注重。首要特點(diǎn)如下。
①在常溫下進(jìn)行，養(yǎng)分成分損掉很少，特殊合適于熱敏性物質(zhì)假如汁、酶等的別離、分級(jí)、濃縮與富集。
②不發(fā)作相轉(zhuǎn)變，所以揮發(fā)性成分如芬芳物質(zhì)損掉較少，可堅(jiān)持原有的芬芳，與有相轉(zhuǎn)變的別離法和其他別離法比擬，能耗低，別離水分時(shí)，其費(fèi)用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/2~1/5。
③在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，被別離食物無(wú)色素分化和褐變反響。
④不必化學(xué)試劑和添加劑，產(chǎn)物不受污染。
⑤選擇性好，可在分子級(jí)內(nèi)進(jìn)行物質(zhì)別離，具有通俗濾材無(wú)法替代的杰出功能。
⑥順應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)用局限廣，可用于別離、濃縮、純化、清亮等工藝。
⑦處置規(guī)劃可大可小，可以延續(xù)也可以間歇進(jìn)行，膜組件可獨(dú)自運(yùn)用也可結(jié)合運(yùn)用，工藝簡(jiǎn)略，操作簡(jiǎn)潔，易于完成主動(dòng)化操作。
在食物加工工業(yè)中，膜技能使用的最大妨礙是處置料液多種多樣，物理性質(zhì)千差萬(wàn)別。還食物工業(yè)要求膜技能的處置本錢(qián)非常低價(jià)，這就更添加了膜別離技能在食物工業(yè)中的使用難度。
3 膜技能在食物工業(yè)中的使用
3.1 在果蔬汁出產(chǎn)中的使用
在果蔬汁出產(chǎn)中，膜技能有兩方面的首要使用：微濾、超濾技能用于清亮過(guò)濾；納濾、反浸透技能用于濃縮。
用超濾法清亮果汁時(shí)，細(xì)菌將與濾渣一同被膜截留，不用加熱就可除去混入果汁中的細(xì)菌。相關(guān)于酶法而言，濾汁中不存在未分化的果膠，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存很少呈現(xiàn)二次沉淀。
果蔬汁濃縮的目標(biāo)是為了進(jìn)步果汁成份的不變性、削減體積以便于運(yùn)輸，還希冀能除去酸和發(fā)生不良?xì)庀⒌某煞值?，改善果蔬汁風(fēng)味。傳統(tǒng)的果蔬汁濃縮辦法首要采用蒸發(fā)與冷凍脫水兩種，都存在高溫或低溫相變進(jìn)程，能耗大，且因果蔬汁內(nèi)含有很多有機(jī)酸，加熱濃縮時(shí)輕易氧化蛻變，養(yǎng)分成份損掉嚴(yán)峻，產(chǎn)物質(zhì)量低。例如：果蔬汁中的芬芳成份在蒸發(fā)濃縮進(jìn)程中簡(jiǎn)直悉數(shù)落空，冷凍脫水法也只保存大約8%，而用反浸透技能則能保存30~60%。
3.2 在乳品工業(yè)中的使用
反浸透、超濾技能首要用于乳清卵白的收受接管和牛乳的濃縮。當(dāng)前列國(guó)普遍使用超濾法作為收受接管乳清卵白的規(guī)范技能。
用膜別離技能加工乳品比用其他辦法更為經(jīng)濟(jì)。從牛奶出產(chǎn)酸奶或奶酪等傳統(tǒng)上運(yùn)用蒸發(fā)濃縮法，不單能耗較高，且會(huì)毀壞牛奶中的某些熱敏性成份，影響產(chǎn)物質(zhì)量。將反浸透技能用于稀牛奶的濃縮，可出產(chǎn)出質(zhì)量令人稱(chēng)心的奶酪及甜酸奶。用反浸透技能除去乳牛清中的微量青霉素，大大延伸了乳成品的保質(zhì)期。
采用反浸透法還能將乳清中的固構(gòu)成分濃縮至18%～30%，進(jìn)一步枯燥后用于牲畜飲料或乳清酪的原料。然則在全干乳清中因?yàn)楹泻芏嗟娜樘呛突曳?，因此限制了它在食物中的使用，?dāng)采用超濾時(shí)，可在濃縮乳清卵白的還，從膜的透過(guò)液平分離失落乳糖、灰分等。
日本對(duì)牛奶的超越濾濃縮與真空蒸發(fā)法作了比照，后果標(biāo)明，關(guān)于一個(gè)日處置量為226.8t的工場(chǎng)來(lái)說(shuō),無(wú)論是設(shè)備投資與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用超越濾法均要廉價(jià)得多。古巴干酪公司出產(chǎn)干酪素的經(jīng)歷標(biāo)明，每4.536kg牛奶可制備0.453kg干酪，剩下4.082公斤乳清若以反浸透法和蒸發(fā)法連系對(duì)乳清進(jìn)行處置時(shí)，當(dāng)日處置牛奶量為421848kg，一年出產(chǎn)92d，比純真用蒸發(fā)枯燥法可節(jié)流8萬(wàn)美元。
3.3 在酒類(lèi)出產(chǎn)中的使用
用超濾膜能除去酒及酒精飲估中如殘存的酵母菌、雜菌及膠體等，使酒的清亮性獲得改善，并取得優(yōu)越的保管性，還能使生酒具有熟成味，縮短老熟期。一些酒經(jīng)超濾處置后風(fēng)味有所改善，變得清新又醇噴鼻延綿。當(dāng)前采用超濾對(duì)酒和酒精飲料的精制已在美國(guó)、意大利、日本等國(guó)獲得使用，所在理的酒類(lèi)有葡萄酒、威士忌、燒酒、清酒、黃酒等。運(yùn)用超濾法還防止酒的熱殺菌易惹起的混濁成分的析出，簡(jiǎn)化了過(guò)濾設(shè)備。
用超濾替代離心別離進(jìn)行葡萄酒的提純，可以在不加化學(xué)試劑狀況下制得通明葡萄酒，還可降低酒中的乙醇含量。
過(guò)濾是啤酒出產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，目標(biāo)是除去啤酒中的酵母、卵白質(zhì)和多酚復(fù)合物等細(xì)小物質(zhì)，改善啤酒的生物和非生物的不變性。經(jīng)棉餅過(guò)濾或硅藻土過(guò)濾后之啤酒稱(chēng)為鮮啤酒或生啤酒，儲(chǔ)存超越一周就會(huì)發(fā)作生物混濁。人們?nèi)粘ｏ嬘玫钠垦b啤酒，在裝瓶后必需經(jīng)由低溫滅菌，使殘留的酵母及其他雜菌中止繁衍，如許的啤酒稱(chēng)為熟啤酒，普通能堅(jiān)持60~90d或更長(zhǎng)。生啤酒的口胃雖優(yōu)于熟啤酒，但不克不及長(zhǎng)時(shí)間保管，給運(yùn)輸及發(fā)賣(mài)等帶來(lái)必然的堅(jiān)苦。為了使生啤酒不經(jīng)低溫加熱滅菌而能長(zhǎng)時(shí)間保管，建議采用過(guò)濾膜進(jìn)行啤酒的精濾和無(wú)菌過(guò)濾的新技能。
3.4 在豆成品工業(yè)中的使用
卵白質(zhì)的別離和收受接管是膜技能在豆成品工業(yè)中的首要使用。豆?jié){制造時(shí)發(fā)生的大豆?jié){清，凡間辦法只能從中提取近60%的卵白質(zhì)，殘留卵白質(zhì)可以用超濾進(jìn)行濃縮，可以添加20～30%的豆腐收率。采用超濾法可在濃縮卵白的還，去除發(fā)生豆膻味和影響豆?jié){不變性的低分子物質(zhì)，進(jìn)步豆?jié){質(zhì)量。
制醬工場(chǎng)排出的廢水中，80%以上BOD首要來(lái)自負(fù)豆的蒸煮汁。大豆煮汁可進(jìn)行分階段超濾處置，經(jīng)膜法處置后的透過(guò)液可作為出產(chǎn)用水收受接管，濃縮液可作為出產(chǎn)原料。大豆卵白工業(yè)中的乳清處置，是避免水體污染的主要問(wèn)題。大豆?jié){清中含有多種低分子卵白質(zhì)、多糖類(lèi)、肽、少糖類(lèi)等物質(zhì)，采用超濾法從大豆?jié){清中收受接管濃縮大豆卵白，以知足人類(lèi)和畜牧業(yè)的需求。采用超濾法對(duì)大豆?jié){清進(jìn)行濃縮別離，濃縮液中含有β-淀粉酶、胰朊酶、阻凝酶、阻凝劑等，選用適宜的超濾膜對(duì)β-淀粉酶進(jìn)一步別離濃縮，可取得β-淀粉酶產(chǎn)物。
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